Aşağıdan yukarıya işlem, çevresel bir girdi ile başlar ve biliş sistemi içinde çeşitli aşamalardan geçen bir yolculuk yapar.

Bilişsel psikoloji, işlevselcilik felsefi akımından oldukça etkilenmiştir. Çünkü bilişsel psikoloji zihinsel işlemlerin işlevsel olduğunu farz etmektedir. Zihin ile beyin arasındaki ilişki bilgisayardaki donanım ve yazılım arasındaki ilişkiye benzetilir. Bu nedenle insan düşünce ve davranışının incelenmesinin en verimli ve anlaşılabilir yolu, beynin yazılımı olan zihin üzerine çalışmaktır. Öte yandan beynin çalışılması materyalist bakış açısını ortaya koyar. Bu yaklaşımda zihin ve beyin benzerdir. Düşünce ve davranış beyindeki
nöral faaliyetler sonucu oluşmaktadır. Bu nedenle, beynin incelenmesi aynı zamanda zihnin incelenmesi anlamına gelmektedir.

1950’li yıllarda bilişsel psikolojinin ortaya çıkmasında önemli rol oynayan gelişmeler:
• Bilgi teorisi (Shannon 1948)
• Dil teorisi (Chomsky, 1959 ve 1965)
• Kısa süreli bellekte 7 ±2 kümeleme kavramı (Miller, 1956)
• Kavram oluşturma modeli (Bruner ve ark 1956.)
• Genel problem çözme modeli (Newell ve Simon, 1972)
• Yapay zekâ çalışmaları

Algısal süreç sırasıyla şu şekilde gerçekleşmektedir: Algı ve tanımadan oluşan bilgi,eylem, uyaran, dikkat edilen uyaran, alıcılar, dönüşüm, aktarım, işlem ve tekrar bilgidir.

Mutlak eşik, bir uyaranın fark edildiği en düşük enerji seviyesi olarak tanımlanmaktadır.

Fark eşiği, aynı tür iki uyaran arasında farklılık meydana getiren fark edilebilen en düşük enerji seviyesidir.

Duyusal adaptasyon,belli bir uyaran seviyesine uzun bir süre maruz kaldıktan sonra duyu sisteminin duyarlılığını ve kapasitesini yeniden düzenlemesi olarak tanımlanır. Duyusal adaptasyon bilgi işleme süreçlerini etkiler ve sonuçta algılar ve biliş üzerinde olası değişiklikler meydana getirir. Bir başka açıdan bakıldığında ise sanki insan beyni zihinsel olarak uyarılmanın sesini kısmaktadır.. Duyu sistemlerinin adaptif özelliği hayatta kalma prensibi ile doğrudan ilintilidir. Eğer canlıların duyu sistemleri uyaranların sadece belli bir seviyesine (örn. sadece öğle ışığı) tepki vermiş olsalardı, çevrede meydana gelen ve olağan olan değişikliklere karşı duyarsız kalırlardı. Bu durum canlının tepkilerini oldukça kısıtlı bir alan içinde yapmasına neden olurdu.

Boşlukta saniyede 300,000 km hızla giden ışık görme için temel uyaran olup elektromanyetik spektrumun (Şekil 4.3) 400 ile 700 nanometre (1 nanometre = 1,0 × 10-9 metre) arasındaki dalga boylarını kapsamaktadır. Bu aralık görme spektrumudur.

Uyaranlar gözdeki ağ sisteminde işlendikten sonra optik sinir vasıtasıyla önce talamusun lateral genikulat çekirdekçiğine ve oradan da görme korteksine iletilir. Optik sinirin gözü terk ettiği noktada alıcı hücreler bulunmadığından buraya yansıtılan ışık
işleme alınamaz. Bu nedenle, bu noktaya kör nokta denir.

Kör nokta her iki gözde de bulunmasına rağmen görme algısında bozucu bir etki oluşturmaz çünkü beynimiz “boşlukları doldur” adı verilen otomatik bir mekanizma ile eksiklikleri tamamlar.

Karşıt renk süreçleri kuramı, gözdeki alıcı hücrelerinin sinyalleri ikili mekanizmalar ile karşıt süreçler şeklinde kodladıklarını önermektedir.

Renk algısını açıklayan genelde iki temel kuram vardır. Bunlar Thomas Young ve Hermann Von Helmholtz tarafından birbirlerinden bağımsız öne sürdükleri üç renk (trichromacy) ve Karl Ewald Konstantin Hering’in karşıt renk süreçleri (opponency) kuramlarıdır. 

Binişim veya üst üste binme, bir objenin diğer objeyi örtmesi sonucu oluşmaktadır. Görme sisteminin objeleri bütün olarak algılama eğilimi karenin arkasındaki tam olarak görünmeyen objenin daire olarak algılanmasına neden olmakta ve bundan dolayı, daire karenin arkasında olduğu sonucu çıkarılmaktadır.

Stereopsis, iki gözün retinasında oluşturulan görüntülerin karşılaştırılmasıyla ile oluşan derinlik algısı işlemidir.

Hareket algısı da derinlik algısına önemli katkı sağlamaktadır. Bireyin çevrede odaklandığı bir noktadan kendisine yakın olan objeler bireyin hareketinin aksi yönünde, odak noktasının ötesindekiler ise bireyin hareketi ile aynı yönde hareket ediyor gibi algılanmaktadır. Hareket paralaksı olarak da bilinen bu olgu hareket eden bir aracın içinde kolaylıkla gözlenebilir. Ufuktaki noktalar veya objeler aynı yönde hareket ederken akındaki ağaçlar veya telefon direkleri ise aksi yönde hareket ediyormuş gibi algılanır.

Optik akış kişinin kendi hareketinden kaynaklanan görme alanındaki hareketin algılanmasıdır. 

Obje algısı Humphreys ve Bruce (1989) tarafından önerilen üç aşamalı model ile açıklanmaktadır. Birinci aşamada görsel bilgi bellekte eşlenerek sınıflandırılır. İkinci aşama anlamsal kategorizasyondur. Üçüncü ve son aşama ise objenin isimlendirilmesidir.

Yer kuramı, farklı perdeden olan seslerin farklı nöron setlerinde sinirsel ileti oluşturduğunu ve bunun sonucunda da işitme siniri içinde farklı fiberleri uyardığını ileri sürmektedir.

Sıklık veya zamansal perde algısı kuramı algılanan düşük perdeden seslerin işitme sinirinin uyarılma sıklığının analiz edilmesiyle gerçekleştiğini iddia eder.

Deri, bir yandan çevreden gelen tehlikeli uyaranların vücuda girmesini engellemek ve vücut ısısını düzenlemek gibi fonksiyonlara sahipken diğer yandan yüzeyinde barındırdığı çeşitli türden uyarıcılar aracılığıyla çevresel uyaranlara tepki verirler.  

Broadbent, erken filtre kuramında birbirleriyle yarışan uyaranlar arasından sadece bir tanesi filtreden geçerek sonraki bilgi işlem süreçlerine girdiğini belirtmektedir. Filtreleme mekanizmasının olması ise, sınırlı kapasitesi olan sistemin aşırı yüklenmesini önlemektedir.

Bölünmüş dikkat çalışmaları aynı anda iki görevin nasıl yapıldığını inceler. Bazen yiyecek yemek ve televizyon seyretmek gibi iki görev eş zamanlı kolaylıkla yapılmaktadır. Ancak bazen iki görevi eş zamanlı olarak yerine getirmek görevlerden birinin performansını etkilemektedir.

Bellek, geçmiş ile ilgili bilgilerin hatırda tutulması becerisidir. Psikologlara göre bellek bilginin kodlanması, depolanması ve hatırlanması süreçlerini kapsar.

Bellekte üçlü sistem yaklaşıma göre üç farklı bellek depolama vardır. Bu model duyusal, kısa süreli ve uzun süreli bellek olmak üzere üç bellek sistemini içermektedir. Bu modele göre bilgi ilk önce bireyin ilgili duyu sistemi tarafından yakalanarak duyusal belleğe kaydedilir. Bilgi burada sadece fiziksel olarak kodlanır ve çok kısa süre tutulur. Bir sonraki aşamaya geçemeyen bilgiler duyusal bellekte silinmekle birlikte buradaki temsil birebir karbon kopya türü bir temsildir. Daha sonra bilgi duyusal bellekten kısa süreli belleğe (KSB) aktarılır ve yaklaşık olarak 15-25 saniye süresince burada depolanır. Buradaki kodlama anlamsal nitelik kazanmaktadır. Kısa süreli belleğin kapasitesi sınırlı olmakla beraber bu bellekte bilgi miktarı 7±2 madde veya bellek kümesi ile belirlenmektedir. Kısa süreli bellekte bir birim depolanan uyaranların anlamsal gruplanmasına bellek kümesi denilmektedir. Bellek kümesi harfler ya da sayılardan oluşabilir. Bellek kümesi kelimeler veya başka anlamlı sembollerden oluşan daha fazla kategoriler hâlinde de olabilir.